17課:單片機定時器/計數器的方式控制字

ID:1 · 發表于 2013-5-21 03:12

從上一節我們已經得知，單片機中的定時/計數器都能有多種用途，那么我怎樣才能讓它們工作于我所需要的用途呢？這就要通過定時/計數器的方式控制字來設置。在單片機中有兩個特殊功能寄存器與定時/計數有關，這就是TMOD和TCON。順便說一下，TMOD和TCON是名稱，我們在寫程序時就能直接用這個名稱來指定它們，當然也能直接用它們的地址89H和88H來指定它們（其實用名稱也就是直接用地址，匯編軟件幫你翻譯一下而已）。

<TMOD結構>
從圖1中我們能看出，TMOD被分成兩部份，每部份4位。分別用于控制T1和T0，至于這里面是什么意思，我們下面介紹。

<TCON結構>
從圖2中我們能看出，TCON也被分成兩部份，高4位用于定時/計數器，低4位則用于中斷（我們暫不管）。而TF1（0）我們上節課已提到了，當計數溢出后TF1（0）就由0變為1。原來TF1（0）在這兒！那么TR0、TR1又是什么呢？看上節課的圖。
計數脈沖要進入計數器還真不不難，有層層關要通過，最起碼，就是TR0（1）要為1，開關才能合上，脈沖才能過來。因此，TR0（1）稱之為運行控制位，可用指令SETB來置位以啟動計數器/定時器運行，用指令CLR來關閉定時/計數器的工作，一切盡在自已的掌握中。

<單片機定時器/計數器結構>
定時/計數器的四種工作方式
工作方式0
定時器/計數器的工作方式0稱之為13位定時/計數方式。它由TL（1/0）的低5位和TH（0/1）的8位組成13位的計數器，此時TL（1/0）的高3位未用。
我們用這個圖來討論幾個問題：
M1M0：定時/計數器一共有四種工作方式，就是用M1M0來控制的，2位正好是四種組合。
C/T：前面我們說過，定時/計數器即可作定時用也可用計數用，到底作什么用，由我們根據需要自行決定，也說是決定權在我們編程者。如果C/T為0就是用作定時器（開關往上打），如果C/T為1就是用作計數器（開關往下打）。順便提一下：一個定時/計數器同一時刻要么作定時用，要么作計數用，不能同時用的，這是個極普通的常識，幾乎沒有教材會提這一點，但很多開始學習者卻會有此困惑。
GATE：看圖，當我們選擇了定時或計數工作方式后，定時/計數脈沖卻不一定能到達計數器端，中間還有一個開關，顯然這個開關不合上，計數脈沖就沒法過去，那么開關什么時候過去呢？有兩種情況
GATE=0，分析一下邏輯，GATE非后是1，進入或門，或門總是輸出1，和或門的另一個輸入端INT1無關，在這種情況下，開關的打開、合上只取決于TR1，只要TR1是1，開關就合上，計數脈沖得以暢通無阻，而如果TR1等于0則開關打開，計數脈沖無法通過，因此定時/計數是否工作，只取決于TR1。
GATE=1，在此種情況下，計數脈沖通路上的開關不僅要由TR1來控制，而且還要受到INT1管腳的控制，只有TR1為1，且INT1管腳也是高電平，開關才合上，計數脈沖才得以通過。這個特性能用來測量一個信號的高電平的寬度，想想看，怎么測？
為什么在這種模式下只用13位呢？干嗎不用16位，這是為了和51機的前輩48系列兼容而設的一種工作式，如果你覺得用得不順手，那就干脆用第二種工作方式。
工作方式1
工作方式1是16位的定時/計數方式，將M1M0設為01即可，其它特性與工作方式0相同。
工作方式2
在介紹這種式方式之前先讓我們思考一個問題：上一次課我們提到過任意計數及任意定時的問題，比如我要計1000個數，可是16位的計數器要計到65536才滿，怎么辦呢？我們討論后得出的辦法是用預置數，先在計數器里放上64536，再來1000個脈沖，不就行了嗎？是的，但是計滿了之后我們又該怎么辦呢？要知道，計數總是持續重復的，流水線上計滿后馬上又要開始下一次計數，下一次的計數還是1000嗎？當計滿并溢出后，計數器里面的值變成了0（為什么，能參考前面課程的說明），因此下一次將要計滿65536后才會溢出，這可不符合要求，怎么辦？當然辦法很簡單，就是每次一溢出時執行一段程序（這常常是需要的，要不然要溢出干嗎？）能在這段程序中做把預置數64536送入計數器中的事情。所以采用工作方式0或1都要在溢出后做一個重置預置數的工作，做工作當然就得要時間，一般來說這點時間不算什么，可是有一些場合我們還是要計較的，所以就有了第三種工作方式自動再裝入預置數的工作方式。
既然要自動得新裝入預置數，那么預置數就得放在一個地方，要不然裝什么呢？那么預置數放在什么地方呢？它放在T（0/1）的高8位，那么這樣高8位不就不能參與計數了嗎？是的，在工作方式2，只有低8位參與計數，而高8位不參與計數，用作預置數的存放，這樣計數范圍就小多了，當然做任可事總有代價的，關鍵是看值不值，如果我根本不需要計那么多數，那么就能用這種方式。看圖4，每當計數溢出，就會打開T（0/1）的高、低8位之間的開關，計預置數進入低8位。這是由硬件自動完成的，不需要由人工干預。
常常這種式作方式用于波特率發生器（我們將在串行接口中講解），用于這種用途時，定時器就是為了供給一個時間基準。計數溢出后不需要做事情，要做的僅僅只有一件，就是重新裝入預置數，再開始計數，而且中間不要任何延遲，可見這個任務用工作方式2來完成是最妙不過了。
工作方式3
這種式作方式之下，定時/計數器0被拆成2個獨立的定時/計數器來用。其中，TL0能組成8位的定時器或計數器的工作方式，而TH0則只能作為定時器來用。我們知道作定時、計數器來用，需要控制，計滿后溢出需要有溢出標記，T0被分成兩個來用，那就要兩套控制及、溢出標記了，從何而來呢？TL0還是用原來的T0的標記，而TH0則借用T1的標記。如此T1不是無標記、控制可用了嗎？是的。
一般情況處，只有在T1以工作方式2運行（當波特率發生器用）時，才讓T0工作于方式3的。
定時器/計數器的定時/計數范圍
工作方式0：13位定時/計數方式，因此，最多能計到2的13次方，也就是8192次。
工作方式1：16位定時/計數方式，因此，最多能計到2的16次方，也就是65536次。
工作方式2和工作方式3，都是8位的定時/計數方式，因此，最多能計到2的8次方，也說是256次。
預置值計算：用最大計數量減去需要的計數次數即可。
例：流水線上一個包裝是12盒，要求每到12盒就產生一個動作，用單片機的工作方式0來控制，應當預置多大的值呢？對了，就是8192-12=8180。
以上是計數，明白了這個道理，定時也是一樣。這在前面的課程已提到，我們不再重復，請參考前面的例程。

ID:42148 · 發表于 2013-10-20 07:04

謝謝樓主誨人不倦

ID:57149 · 發表于 2013-11-23 09:10

定時器/計數器的定時/計數范圍
工作方式0：13位定時/計數方式，因此，最多能計到2的13次方，也就是8192次。
工作方式1：16位定時/計數方式，因此，最多能計到2的16次方，也就是65536次。
工作方式2和工作方式3，都是8位的定時/計數方式，因此，最多能計到2的8次方，也說是256次。
這樣講就記憶深刻了。

ID:61875 · 發表于 2014-5-31 05:32

謝謝樓主學習了。

ID:66787 · 發表于 2014-10-1 08:29

有點明白了

ID:70651 · 發表于 2014-12-18 15:40

作方式0：13位定時/計數方式，因此，最多能計到2的13次方，也就是8192次。工作方式1：16位定時/計數方式，因此，最多能計到2的16次方，也就是65536次。工作方式2和工作方式3，都是8位的定時/計數方式，因此，最多能計到2的8次方，也說是256次。

ID:73372 · 發表于 2015-2-7 15:47

真的好，學習了。謝謝樓主

ID:75791 · 發表于 2015-4-8 09:31

加油！

ID:87913 · 發表于 2015-9-1 10:33

終于明白了，謝謝了

ID:89128 · 發表于 2015-9-1 15:20

正在學習中。

ID:95150 · 發表于 2015-11-11 12:30

謝謝樓主分享。講解的太詳細了！易懂！

ID:98839 · 發表于 2015-12-9 11:14

這一課看得有點糊涂！

ID:107365 · 發表于 2016-4-6 01:15

樓主，對單片機的理解好深刻！膜拜

ID:152317 · 發表于 2016-12-6 08:06

繼續學習

ID:166135 · 發表于 2017-2-27 23:01

定時器計時器都是一樣的嘛

ID:168259 · 發表于 2017-3-26 11:34

學習了，很有用，謝了！

ID:231550 · 發表于 2017-9-7 20:34

講的通俗易懂，好厲害

ID:251178 · 發表于 2017-11-19 20:16

非常詳細，通俗易懂！

ID:58723 · 發表于 2017-12-18 22:59

123怎么都看不到底下啊

ID:229981 · 發表于 2018-3-5 23:47

emmm……學到一半有事，斷篇了，還要再看一遍

ID:313635 · 發表于 2018-4-22 12:18

為什么我這里沒顯示內容啊急死了，大神

ID:309880 · 發表于 2018-6-2 15:15

做任可事總有代價的，關鍵是看值不值
有道理

ID:330209 · 發表于 2018-6-2 15:53

好資料，非常詳細

ID:345799 · 發表于 2018-6-6 20:07

真的好，學習了。謝謝樓主

ID:93625 · 發表于 2018-6-26 10:43

繼續學習中。。。

ID:363969 · 發表于 2018-7-6 11:12

為什么我用手機看不到圖的

ID:375427 · 發表于 2018-7-20 09:27

想看看c語言程序例子，最好能詳細注解

ID:380335 · 發表于 2018-8-22 11:51

這個教程講的很好，感謝樓主！如果能出視頻應該是更佳！不管如何，祝樓主每天都快樂！

ID:313459 · 發表于 2018-9-26 20:07

很詳細，厲害

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17課:單片機定時器/計數器的方式控制字

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